压力传感器、变送器

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第210页（2638字）

压力传感器是静态和动态检测用的压力计。它是利用某些物质能感受(或响应)规定的被测压力并按照一定规律转换成与压力成一定关系的电信号输出的器件或装置。当输出为规定的标准信号时，则为压力变送器。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，随着科学技术的发展，特别是航空、航天、井下给压力测试技术提出新要求，就是必须迅速反映出测试过程的变化情况，并将变化的信息送给计算机，以便控制测试过程或生产工艺流程，实现自动化控制，或者能直接输入给显示，记录装置以便处理。近年来发展起来的生物化学中的仿声学大都是采用传感技术而得到迅速发展，这样就发展了很多类型的压力传感器，以代替过去只能测试静态的各种压力仪器仪表。

压力传感器因其稳定性较差，目前还不能做为传递标准。但是它具有以下特点是其它压力计所不及的：(1)小型化，体积小、重量轻，例如航天技术中的风洞试验要求传感器能放在很小的模型内进行试验；更有超小型、做到将传感器埋在人体皮下，随时测量运动员的脉膊等等；(2)要有高频响应特性，以适应动态压力的测试；(3)要能适应各种恶劣环境，具有抗环境干扰的特性；(4)要能适应较宽的温度范围；(5)宽广的量程范围；(6)精确度由百分之几提高到万分之几；(7)功率消耗小等；总之，传感技术将随着新技术开发和采用，新型材料的发展将会对压力计量测试技术工作开创出一个崭新的局面。

压力传感器的典型结构可分为感压元件，传输和转换元件，以及内部电路等，基本上分为：

感压部分——直接承受被测压力的作用；

转换部分——将被测压力转换成电信号；

激励部分——供给传感器电源。

目前世界上研制出压力传感器种类有36种之多，我国已有较成熟的压力传感器种类有：应变［计］式、电位器式、［差动］变压器式、压电式、压阻式、电容式、电感式、磁阻式、霍耳式、谐振式、声表面波式和光纤压力传感器。各种传感器都是选用了不同的材料，不同的原理、不同的结构，不同的电路等。相同点它们的输出信号虽然是电压、电流、频率、但经数模转换后都是压力值。因此它们可规为几类计算方法，求出精确度，目前我国有了压力传感器的检定规程，一般都规定了几项基本误差项的计算方法如：(1)非线性误差用最小二乘法或端点平移法；(2)迟滞误差正反行程平均值之最大之差；(3)重复性误差取标准偏差最大值等等。它们反映了压力传感器的静态特性即在静态下传感器输出与输入之间关系的方程或曲线。能进行动态测量的传感器除具有静态特性外还要有动态特性，动态标定必须建立一套校准装置，就是一种动态压力信号发生器，它能产生并满足一定要求的压力信号波形和一定幅值的试验装置。当传感器接收到阶跃压力信号后，就激发其自振频率振荡，通过测量记录设备测试出输出信号，然后进行数据分析、处理、从而得到被测系统或传感器的动态特性。动态压力信号发生器有：周期函数发生器如液柱振动型、谐振腔式、非谐振腔式、振动活塞式、旋转阀式、喇叭式等；非周期函数发生器如：落球装置、落锤装置、快速阀门装置和爆炸装置等；激波管是目前大多数采用的动态压力测试装置，航空、航天部门的计量中心都建立了这种装置，且有较成熟的理论。激波管不仅对压力传感器或测试系统进行动态性能测试，而且也可以进行其它空气动力试验研究。

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